荒漠生态论文:荒漠生态的意义探讨范文

作者：1程磊磊，2郭浩，3卢琦  单位：中国林业科学研究院荒漠化研究所

1研究概述

1997年，Costanza等［2］最早较为全面地评估了全球生态系统服务价值。在总结已有研究成果的基础上，评估了全球15类生物群落17种生态系统服务的价值。然而，由于当时缺少有关荒漠生态系统服务价值的研究，Costanza等［2］估算的全球生态系统服务价值并未将荒漠生态系统囊括在内。该研究在世界范围内产生了广泛影响，此后，国外学者［10－13］在生态系统服务价值评估领域开展了许多富有意义的研究，但是他们仍然很少关注荒漠生态系统。仅有少数国外学者对荒漠生态系统服务价值展开研究。其中，Richardson［14］基于已公开出版的研究成果和数据，估算了加利福尼亚荒漠中4个郡的荒地的经济价值；Kroeger等［15］估算了Mojave荒漠的经济价值（表1）。这两份研究不仅评估了荒漠生态系统服务价值，还评估了荒漠的直接使用价值、非使用价值等，并且以直接使用价值评估为主。

值得高兴的是，国内有些学者已尝试着评估荒漠生态系统服务价值。欧阳志云等［4］在评估中国陆地生态系统服务价值时，就估算了荒漠生态系统服务价值。2003年，谢高地等［5］参考Costanza等［2］对全球生态系统服务价值评估的成果，同时综合对国内200多位生态学专家的问卷调查结果，按照“千年生态系统评估”的生态系统服务分类（供给服务、调节服务、支持服务、文化服务），建立了包括荒漠生态系统在内的中国生态系统单位面积服务价值表。

5年之后，谢高地等［16］基于2006年对国内700多位生态学专业人员的问卷调查结果，进一步完善了中国生态系统单位面积服务价值表。该表的出现激发了国内学者对荒漠生态系统服务价值评估的研究。黄青等［17］对且末绿洲生态系统、张华等［18］对科尔沁沙地生态系统、杨春利等［19］对民勤绿洲生态系统、张飞等［20］对渭干河－库车河三角绿洲生态系统、马国军等［21］对石羊河流域生态系统、柴仲平等［22］对石河子市生态系统、彭建刚等［23］对奇台绿洲荒漠交错带生态系统、岳东霞等［24］对民勤绿洲农田生态系统、乔旭宁等［25］对渭干河流域生态系统、孙慧兰等［26］对伊犁河草地生态系统的服务价值的评估，都基于这份中国生态系统单位面积服务价值表。

需要说明的是，这份中国生态系统单位面积服务价值表给出的荒漠生态系统服务价值数据适用于全国范围内整个荒漠生态系统的服务价值评估，但是很可能不适用于特定地区的小范围的荒漠生态系统，这是因为不同地区在自然条件（如植被、土壤、水文、气候）和社会经济条件（如居民收入水平、教育水平、环保意识）等方面通常存在或多或少的差异。因此，在评估小区域的荒漠生态系统服务价值时，就非常有必要根据该地区的实际情况来修正荒漠生态系统单位面积服务价值系数。上述研究［17－26］都是在评估某个具体地区（而不是全国范围内）的荒漠生态系统服务价值，而且都没有修正而是直接利用荒漠生态系统单位面积服务价值系数，由此可以推断，这些研究估算出的荒漠生态系统服务价值必然存在一定的偏差。只有少数学者没有直接利用这些价值系数，如杨丽雯等［27］对和田河流域天然胡杨林生态服务价值的评估、任鸿昌等［28］对西部地区荒漠生态系统服务价值的评估以及崔向慧［29］对全国荒漠生态系统服务价值的评估。

2研究回顾与评述

在已有研究的基础上，结合中国荒漠生态系统的实际情况，把荒漠生态系统服务划分为防风固沙、土壤保育、固碳释氧、水资源调控、生物多样性保育、旅游文化6大类。本部分将分别回顾与这6类价值相关的研究，并给出简要评述。

2.1防风固沙价值

防风固沙是荒漠生态系统提供的最为重要的生态服务，主要表现为荒漠植被降低风沙流动从而减少在农业、工业和交通等方面的风沙损害。在其他生态系统中，防风固沙价值通常包括在土壤保育价值之中。由于防风固沙在荒漠生态系统中显得尤其重要，因此，在评估荒漠生态系统服务价值时，就有必要把防风固沙价值从土壤保育价值中分离出来单独估算。一些学者［30－32］对不同荒漠植被的防风固沙效果进行了研究，在植被覆盖率与风蚀输沙率之间建立起风蚀输沙率的定量模型。这些模型的构建与完善，无疑有助于评估荒漠生态系统的防风固沙价值。一般来说，评估防风固沙价值需要首先测算植被固沙量，而植被固沙量则需要借助风蚀输沙率模型来测算。得出植被固沙量之后，还需要设定土壤层厚度和土壤容重等参数，把植被固沙量转化为由防风固沙所保护的土地面积。

在核算出防风固沙物质量的基础上，已有研究主要采用机会成本法、恢复成本法等方法来估算荒漠生态系统的防风固沙价值（表2）。莫宏伟等［33］依据黄富祥等［30］建立的风蚀输沙率模型，测算了榆阳区北部风沙草滩区林草植被的防风固沙量，并以把沙荒地恢复为农用地的平均成本来估算防风固沙价值，结果表明，该生态系统2003年的防风固沙价值比1998年增加了5．64×106元。韩永伟等［34］采用风蚀流失量模型，测算了黑河下游重要生态功能区2006年防风固沙量为6．296×107t，并以该地区单位面积GDP作为土地的机会成本，估算出避免土地损失的价值为4．5×106元?此外，还有少数学者没有核算荒漠植被的防风固沙量，而是借用其他物质量指标来评估荒漠生态系统的防风固沙价值。例如，杨丽雯等［27］直接以林地面积作为物质量指标，采用人工固沙法估算了和田河流域天然胡杨林的防风固沙价值为1．433×107元•a－1

2.2土壤保育价值土壤保育是陆地生态系统提供的一项基本生态服务。保育土壤的价值主要体现在3个方面，即保持土壤养分、减轻泥沙淤积和减少废弃土地［35］。为了评估这些价值，需要先测算生态系统的土壤保持量。已有研究［35－37］主要运用通用土壤流失方程（USLE）来估算潜在土壤侵蚀量（指没有植被覆盖和水土保持措施情况下的土壤侵蚀量）和现实土壤侵蚀量，并以二者之差作为生态系统的土壤保持量。在此需要说明的是，荒漠生态系统的土壤保持量与防风固沙量近似相等，而且减少废弃土地的价值与上述的防风固沙价值类似，为了避免重复计算，就有必要把减少废弃土地的价值从土壤保育价值中分离出来。

因此，土壤保育价值主要包括荒漠植被减少土壤养分流失的价值和减轻泥沙淤积的价值。在土壤保持量的基础上，已有研究主要运用机会成本法来评估荒漠生态系统的土壤保育价值（表3）。杨丽雯等［27］以全国化肥平均价格2549元•t－1为价格参数，估算了和田河流域天然胡杨林在减少氮、磷、钾养分流失方面的价值为4．277×107元•a－1；以全国水库工程单位库容成本0．67元•m－3为基础，估算了在减轻泥沙淤积方面的价值为2.4×106元•a－1。任鸿昌等［28］以相同的化肥价格参数，估算出中国西部荒漠生态系统在固定氮、磷、钾等营养物质循环中创造的价值分别为1．224×109元•a－1、8×106元•a－1和8．15×108元•a－1。

除了减少土壤养分流失和减轻泥沙淤积以外，荒漠生态系统的土壤保育价值还体现在沙尘化学循环的全球环境增益方面。从全球范围来看，从荒漠生态系统中吹走的沙尘会影响海洋浮游生物的净初级生产力、酸雨发生频率以及区域大气降水等［38－39］。沙尘增益是荒漠生态系统提供的最为独特的生态服务，但是，由于缺乏对沙尘化学循环的全球环境影响机理的深入研究，目前仍没有学者尝试评估这类生态系统服务的价值。

固碳释氧价值固碳释氧属于生态系统的一种气体调节服务。

生态系统通过植物光合作用和呼吸作用固定CO2，同时释放出O2，有利于维持大气中CO2和O2的动态平衡、减缓温室效应，以及为人类生存提供最基本条件［40］。已有研究主要首先估算生态系统的净初级生产力（NPP），再利用光合作用和呼吸作用的反应方程式来推算植被固定CO2和释放O2的物质量，即植物每生成1g干物质，就可以固定1．63gCO2、释放1．19gO2。学者们对O2释放量的核算并不存在异议，但是对CO2固定量的核算范围持有不同看法。其中，一部分学者［40－41］认为，生态系统的固碳量只包括植被的固碳量；另一部分学者［8，29］则认为，还应该包括土壤的固碳量。

Lal［42］对土壤碳吸收潜力的研究表明，沙漠的土壤碳积累率为0．2t•hm－2•a－1。荒漠生态系统中沙漠化土地面积占比高，因此，在核算整个系统的固碳量时有必要包括土壤的固碳量。与其他生态系统类似，荒漠生态系统固定CO2的价值主要采用碳税法、造林成本法、人工固定CO2法来评估，释放O2的价值主要采用工业制氧法、造林成本法来评估（表4）。杨丽雯等［27］运用碳税法和造林成本法对和田河流域天然胡杨林的固碳价值进行了评估，计算出固定CO2的价值为2.3×107元•a－1，同时运用造林成本法和工业制氧法对释放O2的价值进行了核算，得出释放O2的价值为2.4×107元•a－1。任鸿昌等［28］运用碳税法估算了中国西部地区荒漠生态系统固定CO2的价值为1．9751×1010元•a－1，运用工业制氧法估算出释放O2的价值为2．1153×1010元•a－1。在此有必要说明两点：一是这些研究估算出的仅是植被固定CO2的价值，不包括土壤固定CO2的价值；二是相对于固定CO2和释放O2的物质量核算的精细，相关研究对价格参数的选取则过于粗糙，既没有对价格参数来源给予必要说明，也没有进行相应调整。例如，用碳税法来评估CO2的价值时，已有研究选取的碳税率多是2000年以前的水平，不但没有对碳税率数据的来源进行说明，而且没有根据价格水平与汇率水平的波动进行调整。近几年，碳排放权交易的国际市场（如欧盟的BlueNext交易所）已初步建立，利用碳排放权交易的最新动态价格来衡量CO2的价值，能够更为准确地评估生态系统固定CO2的价值。

2.3水资源调控价值

水资源是荒漠生态系统正常运转、保持生态平衡的限制性因素，也是荒漠生态系统中能量流动、物质循环的重要载体［43］。荒漠生态系统的水资源调控价值主要表现为植被涵养水源和土壤凝结水。荒漠生态系统中在水资源丰富的地方常有大量植被分布，而植被具有涵养水源的功能，主要表现为拦蓄降水、补充地下水、调节径流和净化水质等［44］。由于难以直接核算植被涵养水源的价值，因此，通常采用替代工程法，即把涵养水源功能等效于一个蓄水工程，该工程的修建成本就是涵养水源的价值［45］。利用替代工程法评估水源涵养价值需要先估算水源涵养量。常运用水量平衡法来估算水源涵养量，也可根据土壤蓄水能力和区域径流量来估算［41］。杨丽雯等［27］采用水量平衡法估算了和田河流域天然胡杨林生态系统水源涵养量为5．548×107m3，再运用替代工程法评估出涵养水源的价值为2.72×106元•a－1。

在荒漠地区，土壤凝结水是非常重要的水资源，具有显著的生态作用，是维持沙地表土和沙丘稳定的重要因素，是维系荒漠生态系统中主要食物链的水分来源，起到减少土壤蒸发损失的重要作用［46－48］。由于中国对荒漠地区凝结水的研究还处于起步阶段［49］，目前国内学者在评估荒漠生态系统服务价值时并没有考虑土壤凝结水的价值。随着对荒漠生态系统中土壤凝结水重要性的认识日益加深以及测量方法的不断完善，必然需要把土壤凝结水的价值纳入荒漠生态系统的水资源调控价值之中。

2.4生物多样性保育价值

生物多样性是指生物和其组成的系统的总体多样性和变异性，主要包括遗传多样性（或基因多样性）、物种多样性和生态系统多样性3个层次。与其他环境资源一样，生物多样性的价值主要包括使用价值和非使用价值两方面，其中，使用价值由直接使用价值和间接使用价值组成，非使用价值由选择价值、遗产价值和存在价值组成［50］。生物多样性的价值由“功能”维（生物多样性的功能）、“感知领域”维（人类对生物多样性的感知）和“存在状态”维（生物多样性的存在状况）构成［51］。针对不同的价值需要运用不同的评估方法，具体来说，对生物多样性的使用价值多采用直接市场评价法，而对非使用价值多采用模拟市场法（如意愿评估法）。由于生态系统生物多样性的复杂性，难以对生物多样性的价值进行较全面的评估，已有研究大多采用意愿评估法从整体上大体估算生物多样性的非使用价值［52－53］，很少有学者基于具体物种的价值来核算生物多样性价值。

有关荒漠生态系统生物多样性价值评估的研究较少。

Richardson［14］在估算加利福尼亚州荒漠的经济价值时，没有直接估算该地区的生物多样性价值，而是以稀有物种的存在状况（稀少的、受威胁的、濒于灭绝的）来间接反映生物多样性价值。杨丽雯等［27］在评估和田河流域天然胡杨林的生态服务价值时，从动物栖息地、增加生物多样性、生物控制3个方面估算了该生态系统的生物多样性价值为1．64×108元。可见，为了评估荒漠生态系统的生物多样性保育价值，还需要深入研究荒漠生态系统中代表性物种（特别是稀有野生动植物）的价值。

2.5旅游文化价值

荒漠生态系统的旅游文化服务是指为人们提供游憩、娱乐和文化欣赏及交流的场所，从而使人增长知识、消除疲劳、愉悦身心、认知文化。旅游文化价值评估的代表性方法有费用支出法、旅行费用法和意愿评估法。费用支出法是一种实用的、基础的旅游文化价值核算方法，主要以游客的各种旅游费用支出的总和作为旅游文化的价值。旅行费用法是目前国际上主流的旅游文化价值的核算方法，有些学者就采用旅行费用法对荒漠地区的旅游资源开展了评估。运用旅行费用法，郭剑英等［54］评估出敦煌旅游资源2001年的国内旅游价值为7．896×108元；吕君等［55］估算出内蒙古四子王旗草原生态系统的旅游价值为6．412×107元，是其旅游统计收入的12．27倍。也有学者运用意愿评估法来评价荒漠地区的旅游资源，如郭剑英等［56］运用该法估算出敦煌旅游资源2020年的非使用价值为1．2×107元。此外，吴月等［57］运用层次分析法综合评价了阿拉善腾格里沙漠地质公园的旅游资源。

3存在问题与建议

荒漠生态系统提供的生态服务种类多样，把荒漠生态系统服务主要分为防风固沙、土壤保育、水资源调控、固碳释氧、生物多样保育、旅游文化6类，并在此基础上梳理与评述了相关文献，发现已有研究至少存在以下几个问题，需要进一步研究。

1）生态系统服务价值评估中荒漠生态系统没有得到足够重视，而且多数研究习惯于套用相同的评价指标与价格参数应用在自然条件和社会经济条件存在显著差异的地区。已有研究对森林、草地、耕地和水域等生态系统的服务价值进行了深入探讨，却很少关注荒漠生态系统的服务价值。虽然国内学者［5，16］建立了全国荒漠生态系统单位面积服务价值表，但是表中参数很可能不适用于小区域的荒漠生态系统服务价值评估。由于不同地区的自然条件和社会经济条件通常存在差异，而且荒漠生态系统自身也在不断演变，因此，针对特定地区开展小区域的荒漠生态系统服务价值评估就显得很有必要。

2）缺少对荒漠生态系统提供的独特生态服务的价值评估。与其他生态系统相比，荒漠生态系统提供一些独特的生态服务。例如，荒漠生态系统的土壤保育服务不仅包括减少土壤养分流失和减轻泥沙淤积，还体现在沙尘化学循环的全球环境增益方面；水资源调控服务还包括土壤凝结水。对于荒漠生态系统提供的与其他生态系统类似的服务，可以直接借鉴已有研究中较成熟的评估方法，然而，对于荒漠生态系统提供的独特服务，则需要研究与这些独特服务相匹配的评估方法、相应的物质量核算以及价格参数选取等问题，这是进一步开展荒漠生态系统服务价值评估研究的重点之一。

3）价格参数的选取过于粗糙，缺少必要调整。生态系统服务价值评估包括物质量核算与价值量估算两部分，无论是物质量参数的选取还是价格参数的选取都同等至关重要。从已有研究来看，对荒漠生态系统服务的物质量核算较为精细，但是对价格参数的选择则过于粗糙，造成了估算出的价值量存在较大误差。因此，为了提升荒漠生态系统服务价值评估水平，在继续完善物质量核算的同时，更需要科学地选取价格参数，并利用价格指数、汇率或购买力水平等变量对价格参数进行相应调整。